Un peligro oculto del óxido de grafeno

El grafeno es un nanomaterial bidimensional (con un grosor del orden de un átomo) compuesto por carbono, formado por una sola capa de átomos de carbono densamente empaquetados. Su elevada resistencia mecánica y sus importantes propiedades eléctricas y térmicas hacen que el grafeno sea muy apropiado para muchas aplicaciones nuevas en los campos de la electrónica, los sensores biológicos, químicos y magnéticos, los fotodetectores y el almacenamiento y la generación de energía. Debido a sus potenciales aplicaciones, se espera que la producción de grafeno aumente considerablemente en los próximos años, pero dada su escasa implantación en el mercado y las limitaciones para el análisis de sus efectos, en la actualidad todavía no se dispone de mucha información sobre las concentraciones de nanomateriales de grafeno en los ecosistemas.

Ahora se ha sabido que, cual caballo de Troya, el óxido de grafeno puede transportar sustancias contaminantes orgánicas a los peces, cuando se dan ciertas condiciones.

Unos científicos del grupo de investigación CBET de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) en España y la Universidad de Burdeos en Francia han demostrado en un estudio que los nanomateriales de óxidos de grafeno, solos y combinados con hidrocarburos aromáticos policíclicos, son una fuente potencial de toxicidad para los peces, pero en concentraciones superiores a los niveles ambientales actualmente previstos. En las condiciones utilizadas en la investigación, no se ha detectado una toxicidad elevada, pero sí se ha observado la alteración de algunos biomarcadores.

Como consecuencia de las características superficiales del grafeno, una vez en el medio acuático, el grafeno podría actuar como portador de agentes contaminantes orgánicos, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos, para los organismos acuáticos. En este sentido, el grupo de investigación CBET (Biología Celular en Toxicología Ambiental) ha evaluado la capacidad del óxido de grafeno para sorber hidrocarburos aromáticos policíclicos y la toxicidad del óxido de grafeno solo y en combinación con ciertos hidrocarburos aromáticos policíclicos en embriones y adultos de pez cebra.

“Los resultados han puesto de manifiesto que el óxido de grafeno puede portar hidrocarburos aromáticos policíclicos al interior del pez cebra (mediante una especie de efecto de caballo de Troya) y producir daños subletales. En las condiciones que empleamos, los efectos tóxicos no han sido enormes, no han muerto peces ni embriones, pero en algunos biomarcadores hemos detectado efectos que nos ponen sobre aviso”, ha señalado Amaia Orbea, doctora del grupo CBET de la UPV/EHU.

Imagen en la que se ve el grafeno en el interior de un embrión de pez cebra (Imagen: UPV/EHU)

Por un lado, han detectado que en los embriones puede haber malformaciones a altas concentraciones, “lo que significa que en exposiciones más largas y en concentraciones más altas es posible que nazcan animales inviables”, explica Orbea. Por otro lado, en esta investigación han comprobado que “a largo plazo, en una exposición de tres semanas, la enzima acetilcolinesterasa, que frena los estímulos nerviosos, estaba inhibida en todos los peces tratados, por lo que a pesar de no utilizar concentraciones muy altas, hemos visto que al aumentar el tiempo de exposición empiezan a aparecer efectos neurotóxicos”, ha señalado la investigadora.

“Nosotros hemos utilizado unas concentraciones y unos plazos concretos, pero desconocemos la evolución que tendrán estas concentraciones a partir de ahora en la naturaleza y su posible influencia en relación con otros contaminantes. Los resultados nos han demostrado que las concentraciones que pueden existir en este momento en el medioambiente no son muy peligrosas, pero debemos tener cuidado: no sabemos qué efectos pueden tener estas concentraciones bajas en exposiciones más largas. Los resultados obtenidos están relacionados con las condiciones aplicadas en nuestros experimentos. Normalmente no encontramos grafeno solo en el medio ambiente; junto al grafeno hay muchos otros agentes contaminantes que también afectan a los animales… Deberíamos considerarlos todos a la vez”, advierte.

Este estudio forma parte de la tesis internacional cotutelada del doctorando Ignacio Martínez Álvarez. La investigación ha sido financiada por la UPV/EHU, Amaia Orbea es la directora de tesis de la UPV/EHU y Hélène Budzinski la directora de tesis de la Universidad de Burdeos. La investigación se ha llevado a cabo en el Departamento de Zoología y Biología Celular Animal y en el Centro de Investigación en Biología y Biotecnología Marinas Experimentales (Estación Marina de Plentzia), en colaboración con Polymat.

El estudio se titula “Uptake and effects of graphene oxide nanomaterials alone and in combination with polycyclic aromatic hydrocarbons in zebrafish”. Y se ha publicado en la revista académica Science of the Total Environment. (Fuente: UPV/EHU)